借助于细胞培养进行各种产品生产已是我国生物技术产业化的重要组成部分,涉及医药、化工、轻工、食品、农业、海洋、环保等行业。由于我国商品化的大规模细胞反应器产品还处于空白,因此有很大的开发空间。以往生物反应器设计大多依靠经验公式,近年来,计算流体力学方法用于研究生物反应器内的流动和混合特性,为反应器的理论分析优化设计提供了新的方法。本文首先介绍了搅拌釜式生物反应器的基本结构部件,根据搅拌釜式生物反应器的结构特点,利用计算流体力学专用软件FLUENT软件中的边界条件法对反应器内重要部件进行了不同结构的建模分析,通过对反应釜内部流场分析对比发现,搅拌釜式生物反应器内搅拌桨叶的结构形状将决定反应釜内流场形式,而反应釜的几何形状也将显著影响其内部流场形式,物料输运效率,进而影响生物细胞的培养存活率。而搅拌速度虽然对流场形式影响不大,但将影响流场内部的绝对速度大小,也是影响反应器剪切特性的一个重要参数。本文进一步采用更加准确的三维分析方法—滑动网格法对搅拌釜内的三维流场及剪切力场进行了分析,与文献实验数据进行比较,发现用这种方法得到的流场速度、剪切力、湍动能等数据与文献LDV观测实验数据一致,可以用来参考预测反应釜内三维流场情况。分析结果显示剪切力及湍动能在釜内分布不均匀,主要集中在搅拌桨处。为改善搅拌釜中各种不理想的流场情况,改变各主要部件的结构和尺寸参数,进行了分析对比,提出三种优化方式。最后根据哈药集团生物技术有限公司对搅拌釜式生物反应器的实际使用要求、生产条件、对生物反应器的基本结构进行选型。并参考相关资料对于搅拌釜式生物反应器的理论设计计算方法,根据实际设计要求,着重完成了搅拌釜式生物反应器中壁厚、上下封头壁厚、固定法兰厚度、主螺栓直径和搅拌轴直径等机械结构的尺寸计算,并进行相关校核,为搅拌釜式生物反应器整体设计的提供了一整套完整的方法。